大流量水壓閥流場仿真分析.pdf

1、壓射系統(tǒng)的壓鑄過程一般可分為慢壓射、快壓射及保壓三個階段，壓鑄機通過控制閥出口節(jié)流調(diào)速，控制閥通過控制閥口通流面積來實現(xiàn)節(jié)流調(diào)速。由于壓鑄工藝要求慢壓射能迅速切換到快壓射，這就需要控制閥具有高響應(yīng)速度與較大的通流能力，因此需要閥口具有較大的面積梯度。在水壓閥領(lǐng)域，錐閥閥口具有較好的密封性，滑閥閥口上節(jié)流槽能實現(xiàn)面積梯度變化，因此本文提出了一種U+矩型節(jié)流槽滑錐閥閥口結(jié)構(gòu)水壓控制閥。水流經(jīng)閥口時會在閥芯上產(chǎn)生液動力和出現(xiàn)空化現(xiàn)象，尤其是在

2、大流量工況時，液動力主要是穩(wěn)態(tài)液動力，穩(wěn)態(tài)液動力的影響更明顯，空化影響著閥的使用壽命和性能，對空化的研究具有重要意義。
　　本文首先通過對壓鑄機壓射系統(tǒng)的工況進行了分析，確定了閥芯的錐滑閥結(jié)構(gòu)型式及節(jié)流槽形狀，完成了仿真模型的建立、網(wǎng)格的劃分及仿真邊界條件設(shè)置。
　　其次對空化及液動力分析方法進行了分析，分別采用了動量定理的分析方法及基于壁面積分的分析方法對穩(wěn)態(tài)液動力進行了分析研究。根據(jù)所選擇的控制體進行了穩(wěn)態(tài)液動力理論計算

3、分析，完成了本課題U+矩型閥口形式的面積理論分析，提出了穩(wěn)態(tài)液動力理論計算的理論依據(jù)。
　　另外運用FLUENT中兩相流模型，基于空化產(chǎn)生的機理，通過壓力場壓力值作為判斷空化發(fā)生的依據(jù)，采用氣相體積分數(shù)這一評價指標(biāo)評價空化發(fā)生嚴(yán)重程度。通過仿真分析各種結(jié)構(gòu)形式，對比其空化及穩(wěn)態(tài)液動力特性，確定了閥的結(jié)構(gòu)方案。
　　最后針對確定的閥的結(jié)構(gòu)，結(jié)合空化及穩(wěn)態(tài)液動力特性進行了各參數(shù)的仿真優(yōu)化設(shè)計，并結(jié)合開口度對穩(wěn)態(tài)液動力的影響，對比